JP6808763B2

JP6808763B2 - 清掃方法および清掃装置

Info

Publication number: JP6808763B2
Application number: JP2019000761A
Authority: JP
Inventors: 豊彰光江
Original assignee: Sugino Machine Ltd
Current assignee: Sugino Machine Ltd
Priority date: 2019-01-07
Filing date: 2019-01-07
Publication date: 2021-01-06
Anticipated expiration: 2039-01-07
Also published as: JP2020108875A; CN210497393U; KR20200001585U; DE202019105621U1; KR200493723Y1

Description

本発明は清掃方法および清掃装置に関する。

洗浄液や乾燥空気の噴流を対象物に衝突させて洗浄する洗浄機やエアブロー装置が提案されている（例えば特許第6227496号、特開2018-118237号公報）。

噴流によって雌ねじや止まり穴等の対象穴を清掃するときに、対象穴の穴底やねじ山に異物が残留する場合がある。対象穴をより清掃にする清掃方法および清掃装置を提供する。

本発明の第１の側面は、対象穴の清掃方法であって、
カップ及びステムを持つ介在ノズルを、前記ステムが対象穴に挿入されるように挿入し、
ノズルが噴流を生成し、
前記噴流が前記カップに入射し、前記ステムの終端から噴出して前記対象穴の底部に衝突し、
前記噴流が前記ステムの外側と前記対象穴の間を流れて前記対象穴から排出する。
本発明の第２の側面は、清掃機であって、
対象物に配置された対象穴の外径よりも大きいリム径を持つリムを有し、逆円錐状のカップと、
前記カップの頂点部に配置されたスロートと、
前記スロートと接続するボアおよび前記対象穴の内径よりも小さい外径を持ち、対象物の対象穴に挿入されるステムと、を有する
介在ノズルと、
前記介在ノズルを前記対象物に固定するジグと、
ノズルと、
を備える。

流体は圧縮空気、乾燥空気や洗浄液を利用できる。洗浄液は水系洗浄液であっても良い。
対象物とは、清掃の対象となる物品である。対象物は、例えば機械部品である。対象物は対象物に一つ又は複数の対象穴を含む。対象穴とは、清掃の対象である穴である。対象穴は有底穴である。対象穴は例えば油穴や雌ねじである。対象穴は雌ねじを有する油穴でも良い。
異物は、例えば切りくず、研磨材、繊維くずや油分である。流体として圧縮空気や乾燥空気を利用する際には、異物は対象穴に残留した洗浄液を含む。
少なくとも一つの対象穴に対して、介在ノズルが配置される。一つの介在ノズルは一つの対象穴に配置される。介在ノズルが配置されない対象穴があっても良い。介在ノズルのステムが対象穴の入口から挿入される。
清掃装置はノズルを前記対象穴に対して相対的に移動させる移動装置を含んでも良い。清掃装置は数値制御装置を含んでも良い。移動装置は数値制御装置によって数値制御されてよい。
介在ノズルの設置方向は問わない。例えば、カップが重力方向の下方や水平方向を向くように配置されて良い。ノズルが対象穴を洗浄するときに、介在ノズルのカップはノズルに向かって広がるように配置される。
介在ノズルは漏斗のような形状を持つ。カップを上方に向けたときに、カップは頂点が下向きの円錐状である逆円錐状をなす。縦断面において、カップの内面であるカップ面は、外側に凸の曲線に構成されてよい。ここで、縦断面とは、カップの中心軸やリムの中心軸を通る平面で切断したときの断面図をいう。縦断面において、カップ面は、カップ中心に向かって凸の曲線に構成されてよい。縦断面において、カップ面からスロートにかけて、滑らかな曲線で接続されてよい。スロート付近において、リムからスロートに近づくにつれて介在ノズルの内面の接線と中心軸のなす角が小さくなって良い。
スロートはカップの底部に設けられた開口である。スロートはステムの内部に配置されたボアに接続する。ボアは終端で開口する。介在ノズルの内部は一本の通路である。通路は、リムからカップの内面であるカップ面、スロート及びボアを通じて、終端まで貫通している。
縦断面において、スロートからボアにかけて、滑らかな曲線で接続されてよい。
好ましくは、カップ長さはリム径の0.7〜2倍である。ここで、カップ長さはリムからスロートまでの長さである。リム径はリムの内径である。
好ましくは、ステムの外面の径である管径は対象穴の内径よりも小さい。例えば、管径は対象穴の内径の0.5〜0.8倍である。
カップの中心はステムの中心から傾斜しても良い。このとき、好ましくは、カップの中心はステムの中心とスロート付近で交差する。ステムの中心軸の方向から見て、スロートはリムの内側に配置される。
清掃装置はシリンダを含んで良い。シリンダは介在ノズルが対象穴に挿入される挿入位置と、介在ノズルが対象穴から抜ける退避位置に、介在ノズルを移動する。
洗浄方法は、更に、介在ノズルのステムの中心軸を対象穴の中心軸に合わせて挿入して良い。また、ノズルを対象穴に対して相対的に移動させて良い。
ノズルが生成した噴流は、介在ノズルを介して、対象穴の内部に導入される。噴流は対象穴の内部に挿入されたステムの終端から噴出する。そして対象穴の内部を飛び、対象穴の底部に衝突してステムの外側を通って対象穴の開口から排出される。

対象穴をより清浄にする清掃方法および清掃装置を提供する。

第１実施形態の清掃機第１実施形態の介在ノズルの縦断面図第１実施形態の変形例1の介在ノズルの縦断面図第１実施形態の変形例2の介在ノズルの縦断面図第１実施形態の変形例3の介在ノズルの縦断面図第１実施形態の清掃方法第１実施形態の清掃状況第２実施形態の清掃機の一部を切断した斜視図図5の面VIにおける断面図

（第１実施形態）
図1に示すように、第１実施形態の清掃機10は、ノズル47及びジグ40を含む。清掃機10はポンプ48及び移動装置51を含んでも良い。ジグ40は、介在ノズル20、クランプ43及びプレート45を含む。
ジグ40は支持ピン46を含んで良い。ジグ40は、対象物30及び介在ノズル20を固定する。

ポンプ48は遠心ポンプ、ギヤポンプやピストンポンプであってよい。ポンプ48は洗浄液を吐出する。
なお、ポンプ48は、コンプレッサーやブロアーに変えても良い。

ノズル47はポンプ48と接続する。ノズル47は噴流49を生成する。ノズル47は例えばパイプノズルや直射ノズルである。

移動装置51はノズル47を対象物30に対して相対的に移動させる。移動装置51は例えばパラレルリンクロボット、直交軸ロボットや、移動カラムと送り台との組み合わせを利用できる。移動装置51は数値制御されて良い。
例えば移動装置51は対象穴33の中心軸34に平行な方向(Z方向)、Z方向と垂直な方向（X方向）、及び、Z方向及びX方向に垂直な方向（Y方向）に移動する。ここで、Z方向は対象穴33からノズル47が離れる方向を正（Z+方向）とする。移動装置51はX方向又はZ方向を中心とする回転方向にノズル47を対象物30に対して移動するよう構成されて良い。以下、便宜的にZ+方向を上方、Z-方向を下方として記述する。なお、軸名称、軸方向は自由に変更できる。

対象物30は、少なくとも一つの対象穴33を含む。図2Aを併せて参照して、対象穴33は中心軸34に沿って延びている。対象穴33は開口36 、内面31及び底部32を持つ。内面31は例えばねじ山を持つ。対象穴33は内径D2を持つ。

プレート45はクランプ43、介在ノズル20、対象物30、支持ピン46を固定する。支持ピン46は対象物30を位置決めして支持する。

クランプ43はシリンダ42及びクランパ41を含む。シリンダ42はクランパ41及び介在ノズル20を挿入位置と退避位置に移動する。クランパ41は挿入位置において対象物30に当接し、支持ピン46に向かって対象物30を付勢する。クランパ41は退避位置において対象物30から離間する。

図2Aは中心軸34を通るXZ平面で切断した断面図を示す。図2B、図2C及び図2Dも同様である。
図2Aに示すように、クランパ41は固定穴26を含む。固定穴26は当接面261及び円筒面262を持つ。当接面261は円筒面262と垂直である。クランパ41が挿入位置にあるときに、円筒面262の中心軸28は中心軸34と一致する。
介在ノズル20はクランパ41に固定される。介在ノズル20は、リム22、カップ21、スロート24、ステム25及び終端27を持つ。介在ノズル20は漏斗のような形状をもつ。リム22、カップ21、スロート24、ステム25及び終端27は中心軸28と同軸に配置される。
カップ21は、フランジ291、カップ面23、外筒面292及び挿入穴293を持つ。フランジ291の下面は当接面261に当接する。外筒面292は円筒面262と当接する。カップ21は固定穴26に2面で接触して位置決めされる。カップ面23は逆円錐面であり、カップ21の内面である。カップ面23の上方の端がリム22である。リム22の形状は円である。カップ面23はリム22から離れるにしたがって狭くなる。スロート24はカップ21の頂点部に配置される。スロート24はカップ21の最もくびれた部分である。挿入穴293はカップ21の下方端に配置される。挿入穴293はスロート24の更に下方に配置される。挿入穴293は円筒穴である。リム22の内径であるリム径D3は好ましくは内径D2よりも大きい。ここで、リム22からスロート24までの長さをカップ長さL2という。カップ長さL2はリム径D3の例えば0.7〜2倍である。
ステム25は断面円形の中空チューブである。ステム25は外面251と空洞であるボア252を持つ。ステム25は挿入穴293に挿入されて、カップ21に固定される。外面251は挿入穴293と当接する。終端27はステム25の下端である。外面251の径である管径（外径）D1は内径D2よりも小さい。例えば、管径D1は内径D2の0.5〜0.8倍である。

クランパ41が退避位置にあるとき、ステム25は対象穴33の開口36から離れている。クランパ41が挿入位置にあるとき、ステム25は開口36から挿入深さL1だけ挿入される。

例えば、対象穴がM6X25、座ぐりφ8X3.5(単位：mm)のとき、リム径D3=20mm、スロート径2mm、管径D1=4mm、挿入深さL1=2mm、カップ長さL2=25mmである。

図2Bは変形例1の固定穴66及び介在ノズル60を示す。
固定穴66は円錐面663及び円筒面664を持つ。介在ノズル60はリム22、カップ61、スロート64、ステム65及び終端27を含む。
円錐面663は内面であり、逆円錐面である。円錐面663は円筒面664の上方に配置される。円筒面664は内面である。円錐面663及び円筒面664は共に中心軸28を持ち、連続している。
カップ61はカップ面63、円錐面691及び円筒面692をもつ。縦断面において、カップ面63はスロート64にかけて中心軸28に向かって凸の曲線を描きながら、ボア652に滑らかに接続する。円錐面691は外面であり、逆円錐面である。円錐面691は円錐面663と実質的に同形状であり、円錐面663と当接する。円筒面692は円錐面691と連続して円錐面691の下方に配置される。円筒面692は円筒面664と当接する。カップ61は2つの円錐面663, 691と円筒面664, 692で当接して位置決めされて、固定穴66に固定される。
ステム65は外面651及びボア652を持つ。ステム65はカップ61と一体として構成されてよい。

図2Cは変形例2の固定穴76及び介在ノズル70を示す。
介在ノズル70はリム22、カップ71、スロート74、ステム75、及び終端27を含む。介在ノズル70は、全体としてカップ71が膨らんだチューブ形状である。カップ71はカップ面73及び外面79を持つ。縦断面において、カップ面73は中心軸28から外面79に向かって凸の緩やかなカーブを描きながらリム22からスロート74へ向かってしぼむ。ステム75は外面751及びボア752を持つ。縦断面において、ボア752は外面751から中心軸28に向かって凸の緩やかなカーブを描きながらスロート74から終端27へつながる。ボア752の終端付近は円筒である。カップ面73からボア752にかけて滑らかにつながった曲面で構成されている。外面79は、カップ71のカップ面73から外面79までの厚みが実質的に同じになるように構成される。同様に外面751は、ステム75のボア752から外面751までの厚みが実質的に同じになるように構成される。
固定穴76は円筒面765及び円錐面766を持つ。円筒面765は内面である。円筒面765はリム22の外径と同一である。円錐面766は内面であり、逆円錐面である。円錐面766は円筒面765の下方に配置される。円錐面766及び円筒面765は共に中心軸28を持ち、連続している。円錐面766の下端の開口部が外面79と接触するように配置される。円錐面766は外面79に外接しても良い。円錐面766及び円筒面765は滑らかに接続しても良い。円筒面765及び円錐面766は外面79と2か所で接することで、介在ノズル70を位置決めする。介在ノズル70は固定穴76に圧入、ろう付けや接着によって固定されてよい。

図2Dは変形例3の固定穴96及び介在ノズル90を示す。
固定穴96は中心軸28に沿って配置される。固定穴96は大径部967、ステップ961、小径部962を持つ段付き穴である。
介在ノズル90はリム22、カップ91、スロート94、ステム95、終端27を持つ。介在ノズル90は内部に逆円錐状の空洞を持つ。カップ91はカップ面93、フランジ991、小径の円筒部992を持つ。カップ91は内面である円筒面931を有しても良い。縦断面において、カップ面93は中心軸28に向かって凸の緩やかなカーブを描き、スロート94に向かってしぼむ。円筒面931はカップ面93の上方に配置され、カップ面93と連続する。フランジ991は直円筒の形状であってよい。フランジ991は一部に切欠きを持って良い。フランジ991は大径部967に収容される。フランジ991の下面はステップ961と当接する。円筒部992は小径部962と当接する。カップ91は固定穴96と2面で当接することで位置決めされる。
ステム95は外面951と内側に設けられたボア952を持ち、中空円筒をなす。ボア952の基端（上方端）は断面を徐々に拡大しながらカップ91に接続する。例えば外面951の基端部は、縦断面において円弧を描き、カップ91と結合する。ステム95はカップと一体として構成されてよい。

図3及び図4を参照して、本実施形態の清掃方法を説明する。便宜上、介在ノズル20を例にとって説明する。介在ノズル60, 70, 90を用いた場合も同様である。
シリンダ42が介在ノズル20を対象穴33に挿入する。このとき、ステム25が対象穴33に挿入される範囲において、シリンダ42はステム25を中心軸34に沿って対象穴33に挿入する。介在ノズル20は対象穴33に固定される(S1)。

ポンプ48が洗浄液を吐出する。ノズル47は洗浄液の噴流49を生成する(S2)。なお、ポンプ48に変えてコンプレッサー又はブロアーが利用される場合、空気の噴流49を生成する。ノズル47は噴流49を大気中で生成する。

移動装置51はノズル47を介在ノズルに向け、噴流49の向きを中心軸34に合わせる(S3)。つまり、移動装置51は中心軸28上であって、介在ノズル20から離間した位置にノズル47を移動させる。移動装置51は噴流49の中心を中心軸34に一致させる。

噴流49がカップ21に入射する。噴流49はカップ面23に衝突して、カップ面23に沿ってスロート24に向かって走る。また、噴流49はスロート24に直接に入射する。噴流49はスロート24を通過して、ボア252へ流れ込む。噴流49はボア252の内壁に沿って走る。そして噴流49は終端27から噴出する(S4)。
噴流49はノズル47から離れるにしたがって広がる傾向にある。噴流49が開口36より広がると、噴流49が対象穴33に入り込みにくい。本実施形態はカップ21を設けるため、噴流49は開口36を塞がない。
また、カップ長さL2はリム径D3の0.7〜2倍であるため、カップ面23に衝突した噴流49は勢いをそがれずにカップ面23に沿ってスロート24に流入する。
流体は、ボア252の内部を通り、整流化される。
ステム25が設けられているため、流体は対象穴33の内面31に接触しない。カップ面23で受け止められた流体の全量が対象穴33の内部に配置された終端27から噴出する。

終端27から噴出した噴流49は対象穴33の中央部を飛び、底部32に衝突する(S5)。ステム25が対象穴33の内部に設けられているため、噴流49は勢いよく底部32に衝突できる。

底部32に衝突した噴流49は、底部32に沿ってその流れ方向を反転させる。また、噴流49は底部32に衝突して跳ね返る場合もある。噴流49は対象穴の外周部を上方へ向かって流れ、ステム25の外側を通って開口36から排出される。このとき、噴流49は底部32や内面31と接触して、付着している異物52を底部32や内面31から剥がす。剥がれた異物52は流体と共に開口36から排出される(S6)。

介在ノズル20は噴流49を対象穴33の中心部に流入させる。介在ノズル20によって、噴流49は対象穴33の中央部に底部32に向かう流れと、対象穴33の外周部に底部32から開口36に向かう流れを作る。流体は対象穴33の内部に構造化された流れを作るため、対象穴33の内部の清掃が促進される。

（第２実施形態）
図5及び図6に従って第2実施形態の清掃機100を説明する。清掃機100は、ポンプ48、ノズル47、ジグ140を含む。ジグ140は対象物130及び介在ノズル80を固定する。
図5はジグ140、対象物130及び介在ノズル80の一部を切断して示す。

ジグ140はクランプ43、プレート45、支持部材146、昇降用のシリンダ103、支持バー101、スライドガイド107及びスライドシャフト105を含む。
プレート45はクランプ43、支持部材146、シリンダ103及びスライドガイド107を固定する。支持部材146は対象物130を位置決めして支持する。クランプ43は対象物130を固定する。

対象物130は中央に対象穴35を持つ。対象穴35の両側に、対象穴35に隣接して対象穴33が対象物130に配置される。

支持バー101の一端（図の左端）はシリンダ103に配置される。シリンダ103は中心軸34に平行に伸縮する。スライドシャフト105は支持バー101の他端（図の右側）に配置される。スライドシャフト105は中心軸34に平行に配置される。スライドシャフト105は中心軸34に沿って摺動できるようにスライドガイド107に支持される。シリンダ103の伸縮に伴い、支持バー101はスライドシャフト105と一体となって中心軸34に平行に移動する。支持バー101の中央に貫通穴109が配置される。貫通穴109は対象穴35の中心軸上に配置され、対象穴35よりも若干大径である。2つの介在ノズル80は貫通穴109に隣接して、貫通穴109の両側に配置される。
シリンダ103は介在ノズル80が対象穴33から抜ける退避位置と、介在ノズル80が対象穴33に挿入される挿入位置に、支持バー101を移動する。

図6は中心軸34と対象穴35の中心を含む面VIで切断したときの断面図を示す。図6に示すように、支持バー101は固定穴86を有する。固定穴86は直円錐面であり、固定穴86の中心軸であるカップ中心282は中心軸34に対して傾斜している。カップ中心282は上方に向くにしたがって、貫通穴109から離れるように傾斜している。
介在ノズル80は、リム82、カップ81、スロート84、ステム85及び終端27を持つ。
カップ81はカップ中心282を中心軸とするカップ面83及び外面89を持つ。カップ面83及び外面89は逆円錐面である。外面89が固定穴86と当接する。リム82は支持バー101の上面108に沿って配置される。リム82は楕円の形状をもつ。
ステム85はカップ81の頂点付近からステム中心281を中心に配置される。ステム中心281は中心軸34と同軸である。ステム85は円管の形状を持つ。ステム85の内側がボア852となる。ステム85の外面851は対象穴33に接触しないように配置される。ステム中心281に沿って見ると、ボア852はリム82の内側に配置される。
スロート84はボア852とカップ面83との交差部である。
なお、固定穴86、カップ面83、外面89は斜円錐面としてよい。このとき、リム82は円形である。

図5に従って、ジグ140が対象物130をセットする方法を説明する。まず、対象物130が支持部材146に支持される。次いでクランプ43が対象物130を固定する。最後にシリンダ103が支持バー101を移動し、介在ノズル80を挿入位置に移動させる。ジグ140から対象物を外す手順は、上記の逆の手順である。
清掃方法は第1実施形態と同様である。

作用効果について説明する。カップ面83が対象穴35及び貫通穴109から離れるようにカップ中心282が中心軸34から傾斜しているため、対象穴35の軸方向から見てカップ81が貫通穴109及び対象穴35を隠さない。そのため、ノズル47は貫通穴109を通して噴流49を対象穴35の壁面付近に衝突させ得る。ボア852はZ軸方向から見てリム82の内側にあるため、カップ面83に衝突した噴流49は滑らかにスロート84へ流れ込む。

なお、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

10, 100 清掃機
20, 60, 70, 80, 90 介在ノズル
21, 61, 71, 81, 91 カップ
22, 82 リム
24, 64, 74, 84, 94 スロート
25, 65, 75, 85, 95 ステム
26, 66, 76, 86, 96 固定穴
27 終端
30, 130 対象物
33, 35 対象穴
40, 140 ジグ
47 ノズル
49 噴流

Claims

カップ及びステムを持つ介在ノズルを、前記ステムが対象穴に挿入されるように挿入し、
前記介在ノズルから離間したノズルが噴流を生成し、
前記噴流が前記カップに入射し、前記ステムの終端から噴出して前記対象穴の底部に衝突し、
前記噴流が前記ステムの外側と前記対象穴の間を流れて前記対象穴から排出する、
対象穴の清掃方法。
更に、
前記噴流が前記ステムの終端から前記対象穴の中央部を通って前記底部に衝突し、
前記噴流が前記対象穴の外周部を通って開口に向かって流れる、
請求項１に記載の対象穴の清掃方法。
更に、
前記噴流の中心が前記対象穴の中心軸に一致し、前記ノズルが前記介在ノズルから離間する位置に前記ノズルを移動させる、
請求項１又は請求項２に記載の対象穴の清掃方法。
前記噴流は気体噴流である、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の対象穴の清掃方法。
前記噴流は液体噴流である、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の対象穴の清掃方法。
前記噴流は空気の噴流である、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の対象穴の清掃方法。
介在ノズルを有するジグと、
前記介在ノズルから離間したノズルと、を備え、
前記介在ノズルは、
対象物に配置された対象穴の内径よりも大きいリム径を持つリムを有し、逆円錐状のカップと、
前記カップの頂点部に配置されたスロートと、
前記スロートと接続するボアおよび前記対象穴の内径よりも小さい外径を持ち、対象物の対象穴に挿入されるステムと、を有し、
前記ジグは、前記介在ノズルを前記対象穴に配置する
清掃機。
更に、
前記介在ノズルを前記対象穴に挿入する挿入位置と、前記介在ノズルが前記対象穴から離れた退避位置との間を移動できるシリンダを備える、
請求項７に記載の清掃機。